BÀI GIẢNG KHÍ CỤ ĐIỆN CHƯƠNG 4 : CẦU CHÌ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA ĐIỆN BÀI GIẢNG KHÍ CỤ ĐIỆN CHƯƠNG : CẦU CHÌ KHÁI QUÁT  Khái Niệm Yêu Cầu  Cầu chì kcđ bảo vệ thiết bị lưới điện tránh cố ngắn mạch, bảo vệ cho đường dây dẫn, loại máy điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng  Cấu tạo đơn giản, kích thước bé, khả cắt lớn giá thành thấp  Các tính chất yêu cầu cầu chì:  Có đặc tính làm việc ổn định, khơng tác động có dịng điện mở máy dòng điện định mức lâu dài qua  Đặc tính A-s cầu chì phải thấp đặc tính đối tượng bảo vệ  Khi có cố ngắn mạch, cầu chì tác động phải có tính chọn lọc  Việc thay cầu chì bị cháy phải dễ dàng tốn thời gian CẤU TẠO  Phần tử ngắt mạch: thành phần cầu chì  Có khả cảm nhận giá trị hiệu dụng dịng điện qua  Có giá trị điện trở suất bé ( thường bạc, đồng, hay vật liệu dẫn có giá trị điện trở suất nhỏ lân cận )  Hình dạng phần tử dạng dây, dạng băng mỏng  Thân cầu chì : thủy tinh, ceramic, Vật liệu tạo thân cầu chì phải đảm bảo tính chất sau: • Có độ bền khí • Có độ bền điều kiện dẫn nhiệt, chịu đựng thay đổi nhiệt độ đột ngột mà không hư hỏng CẤU TẠO  Vật liệu lấp đầy : vật liệu silicat dạng hạt, phải có khả hấp thu lượng sinh hồ quang phải đảm bảo cách điện xảy tượng ngắt mạch  Các đầu nối : dùng định vị cố định cầu chì thiết bị đóng ngắt mạch ; đồng thời phải đảm bảo tính tiếp xúc điện tốt NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG  Đặc tính cầu chì phụ thuộc thời gian chảy đứt với dòng điện chạy qua  Đối với dòng điện định mức cầu chì : lượng sinh có dịng điện định mức chạy qua tỏa mơi trường khơng gây nên nóng chảy, cân nhiệt thiết lập giá trị mà khơng gây già hóa hay phá hỏng phần tử cầu chì  Đối với dịng điện ngắn mạch cầu chì : cân cầu chì bị phá hủy, nhiệt cầu chì tăng cao dẫn đến phá hủy cầu chì  Người ta phân thành hai giai đọan xảy phá hủy cầu chì Quá trình tiền hồ quang (tp) Quá trình sinh hồ quang (ta) Dịng điện đốn I Dịng điện tiền hồ quang Ip Dịng điện q trình hồ quang I to (tp) Thời gian tiền hồ quang t t (ta) Thời gian sinh hồ quang Thời gian tồn q trình Giản đồ thời gian trình phát sinh hồ quang  Quá trình tiền hồ quang : giả sử thời điểm t0 phát sinh dòng, khoảng thời gian làm nóng chảy cầu chì phát sinh hồ quang điện Khoảng thời gian phụ thuộc vào giá trị dòng điện tạo nên cố cảm biến cầu chì  Quá trình phát sinh hồ quang : thời điểm hồ quang sinh đến thời điểm tt dập tắt toàn hồ quang Trong suốt trình này, lượng sinh hồ quang làm nóng chảy chất làm đầy môi trường hồ quang sinh ra; điện áp hai đầu cầu chì hồi phục lại, mạch điện ngắt Hình dạng cầu chì ống, vỏ hộp (Cầu chì SIEMENS) CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA CẦU CHÌ Phân loại, ký hiệu, cơng dụng:  Cầu chì dùng lưới điện hạ có nhiều hình dạng khác nhau, sơ đồ nguyên lý thường ký hiệu cầu chì theo dạng sau : F1 FUSE  Sơ đồ mô tả cấu tạo bên dạng cầu chì dùng kèm theo contact đóng (ON) mở (OFF) Cầu chì dạng ON Cầu chì dạng OFF Cầu chì vị thay  Cấu tạo bên dạng cầu chì dùng kèm theo contact đóng ON) mở (OFF) Hình dạng đế dùng lắp đặt cầu chì (dạng xoay ) PHÂN LOẠI CẦU CHÌ  Cầu chì chia thành hai dạng, tùy thuộc vào nhiệm vụ : Cầu chì lọai g : có khả ngắt mạch có cố tải hay ngắn mạch xảy phụ tải Cầu chì lọai a : có khả bảo vệ trạng thái ngắn mạch tải  Muốn phân biệt nhiệm vụ làm việc cầu chì, ta cần vào đặc tuyến Ampe - giây PHÂN LOẠI CẦU CHÌ  Gọi Icc : giá trị dòng điện ngắn mạch Is : giá trị dịng điện q tải  Cầu chì lọai g : có dịng Icc qua mạch phải ngắt mạch tức thì, có dịng Is qua mạch cầu chì khơng ngắt mạch tức thời mà trì khỏang thời gian ngắt mạch  Cầu chì lọai a : cho phép dòng điện Is qua mạch thời gian dài, có dịng ngắn mạch Icc qua khơng ngắt tức mà trì khoảng thời gian ngắt mạch  Nếu quan sát hai đặc tính Ampe - giây hai lọai cầu chì a g; ta nhận thấy đặc tính Ampe - giây cầu chì lọai a nằm xa trục thời gian ( trục tung ) cao đặc tính Ampe - giây cầu chì lọai g t t cầu chì lọai g Vùng bảo vệ tải cầu chì lọai a điểm q tải đặc tính Ampe giây cầu chì q tải đặc tính Ampère giây cầu chì điểm ngắn mạch điểm ngắn mạch Icc In Is Icc I In Đặc tính ampère giây lọai cầu chì I  Các đặc tính điện cầu chì:  Điện áp định mức: giá trị điện áp hiệu dụng xoay chiều xuất hai đầu cầu chì, tần số nguồn điện phạm vi 48Hz đến 62Hz  Dòng điện định mức : giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều mà cầu chì tải liên tục thường xun mà khơng làm thay đổi đặc tính  Dịng điện cắt cực tiểu giá trị nhỏ dịng điện cố mà dây chì có khả ngắt mạch  Khả cắt định mức giá trị cực đại dịng điện ngắn mạch mà cầu chì cắt  Các vị trí biểu đồ dịng điện khác nhau: Các đặc tính dịng điện Các đặc tính cầu chì Dịng điện sử dụng Dòng điện ngắn mạch Dòng điện Dòng điện Dòng điện Khả cắt định mức cắt cực tiểu cắt giới hạn định mức Hình ảnh thực tế cầu chì hãng Merlin Gerin CÁCH CHỌN CẦU CHÌ  Thời gian cắt cầu chì phụ thuộc nhiều vào vật liệu làm dây chảy  Dây chảy làm hợp kim chì với thiếc, kẽm, nhơm, đồng, bạc….có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp, điện trở suất tương đối lớn Loại dây chảy thường chế tạo có tiết diện lớn thích hợp với điện áp ≤ 500V Đối với điện áp cao dùng dây chảy có tiết diện lớn lúc nóng chảy kim loại toả lớn , khó khăn cho việc dập tắt hồ quang Thí Dụ : Một lị nung dùng điện pha có cơng suất 18KW cần bảo vệ tải ngắn mạch cầu chì Nguồn điện pha cung cấp 230V/400V; dòng điện ngắn mạch cho phép máy biến áp nguồn 10KA (xem sơ đồ đơn tuyến hệ thống) dây F1 Lò nung 1/ Chọn theo bảng sau cầu chì F1 dùng bảo vệ cố 2/ Gán giá trị dòng điện vào giản đồ dòng điện Bài Giải 1./ Dòng điện định mức qua dây dẩn đến lị nung : I • • • • • P U  18.000 400  25,98  26 A Khi chọn cầu chì F1, vào giá trị dòng điện định mức, điện áp nguồn, chức bảo vệ, tính chất phụ tải kích thước vỏ hộp chứa cầu chì Dịng định mức 26A Điện áp nguồn (điện áp dây) 400V Bảo vệ tải ngắn mạch Phụ tải trở (lị nung) ta chọn lọai cầu chì sau cho F1: 2./ Điền giá trị dòng điện vào bảng Các đặc tính dịng điện Dịng điện sử dụng Dòng điện ngắn mạch 1,6 x32A 32A 26A Các đặc tính cầu chì =52A 100KA Dịng điện Dịng điện Dòng điện Khả cắt định mức cắt cực tiểu cắt giới hạn định mức CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 1) Nêu cơng dụng cầu chì 2) Cho biết cấu tạo cầu chì gồm thành phần ? 3) Cầu chì có lọai Chức lọai cầu chì Bài tập : Chọn cầu chì dùng để bảo vệ cho mạch gồm thiết bị : 10 đèn Mỗi có công xuất sau : 40W Uđm= 220V ; cos  = 0.8 10 quạt : Mỗi quạt có cơng suất 60W; Uđm=220V ; cos = 0.9 Bài tập : Chọn cầu chì dùng để bảo vệ cho động pha có thơng số: Pđm = 5HP; Uđm= 380V; Cos đm = 0.8; Kmm= Bài tập 3: Chọn cầu chì để bảo vệ cho mạch động pha có thơng Động : Pđm = 5HP; Uđm =380V; Cos đm = 0.8; Kmm = Động 2: Pđm = 7.5HP; Uđm =380V; Cos đm = 0.85; Kmm =